PVDF樹(shù)脂暴漲200%、供應(yīng)受限，平價(jià)“重壓”下光伏背板如何選型？

漲價(jià)正成為2021年光伏行業(yè)的關(guān)鍵詞，這其中不僅是來(lái)自于由多晶硅料主導(dǎo)的組件上下游成本的持續(xù)攀升，受全球大宗商品普漲的影響，化工材料價(jià)格也屢創(chuàng)新高，間接也導(dǎo)致了光伏組件成本持續(xù)上漲。近日，光伏們了解到，受化工行業(yè)PVDF樹(shù)脂價(jià)格上漲影響，目前市場(chǎng)主流的KPC結(jié)構(gòu)背板漲幅已經(jīng)超過(guò)了30%。

除了價(jià)格之外，PVDF樹(shù)脂的供應(yīng)問(wèn)題也日趨緊張。5月中旬，涂料巨頭阿克蘇諾貝爾亞太區(qū)發(fā)布供貨緊急溝通函。該企業(yè)在溝通函中表示，關(guān)鍵原材料PVDF樹(shù)脂上游原材料近幾個(gè)月內(nèi)價(jià)格漲幅超過(guò)200%，未來(lái)有更高漲幅趨勢(shì)。鑒于當(dāng)前形勢(shì)，自2021年6月1日開(kāi)始，所有產(chǎn)品線執(zhí)行月度報(bào)價(jià)，6月份及后面一段時(shí)間的供貨量會(huì)有相應(yīng)的限制。

數(shù)據(jù)來(lái)源：氟化工

根據(jù)資料，PVDF的下游應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋鋰電粘合劑、涂料、注塑料、PVDF薄膜(光伏)、水處理膜等諸多應(yīng)用。今年以來(lái)PVDF樹(shù)脂價(jià)格暴漲，一方面與其上游材料價(jià)格上漲有關(guān)，另一方面也與鋰電池市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)密不可分（PVDF樹(shù)脂用于鋰電池的粘結(jié)劑）。

據(jù)了解，由于電動(dòng)汽車的市場(chǎng)驟起，今年以來(lái)鋰電池對(duì)PVDF樹(shù)脂的用量急劇增加，鋰電池巨頭在全球范圍內(nèi)搶占PVDF樹(shù)脂產(chǎn)能。另一方面，PVDF樹(shù)脂的擴(kuò)產(chǎn)周期約為2-3年，嚴(yán)重滯后于鋰電池需求的增長(zhǎng)速度，所以新的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃”遠(yuǎn)水解不了近渴“。

雪上加霜的是，鋰電池用PVDF樹(shù)脂價(jià)格遠(yuǎn)高于光伏、涂料、化工防腐件等領(lǐng)域的產(chǎn)品價(jià)格，導(dǎo)致PVDF樹(shù)脂生產(chǎn)商紛紛將現(xiàn)有產(chǎn)能傾斜到鋰電池領(lǐng)域的生產(chǎn)，這進(jìn)一步加劇了其他應(yīng)用領(lǐng)域的供不應(yīng)求形勢(shì)，這其中便包括光伏發(fā)電用PVDF膜。

面對(duì)光伏平價(jià)之后的“毫厘必爭(zhēng)”，原材料漲價(jià)毫無(wú)疑問(wèn)給光伏行業(yè)帶來(lái)了巨大的降本壓力。不僅如此，在全球光伏下游需求持續(xù)火爆的背景下，產(chǎn)品的供應(yīng)鏈管理也將成為平價(jià)時(shí)代的關(guān)鍵一環(huán)。作為光伏組件中承擔(dān)保護(hù)重任的背板，雖然成本占比微不足道，卻也是不可或缺的關(guān)鍵輔材。

目前，市場(chǎng)上主流的背板類型主要有兩種，一是以PVDF膜為基礎(chǔ)的KPC結(jié)構(gòu)背板，二是以福斯特為代表的少數(shù)企業(yè)研發(fā)的含氟涂料的涂覆成膜技術(shù)。目前，這兩條技術(shù)路線均實(shí)現(xiàn)了下游電站端的大規(guī)模應(yīng)用。在PVDF膜現(xiàn)面臨原料供應(yīng)短缺和成本上漲過(guò)快的當(dāng)下，雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）由于不受上游原料供應(yīng)限制，從供應(yīng)穩(wěn)定性和成本方面都將凸顯出更高的價(jià)值。

圖1 雙涂型含氟背板的結(jié)構(gòu)示意圖

截至目前，福斯特已經(jīng)累計(jì)出貨雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）超過(guò)1.5億平米，使用客戶超過(guò)50多家，累計(jì)安裝了約25GW的電站，至今為止電站客戶端的質(zhì)量投訴為0。在光伏組件的認(rèn)證測(cè)試中，CPC背板可達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)的2倍甚至3倍的測(cè)試要求。

眾所周知，盡管光伏背板在組件成本構(gòu)成中占比僅為1%左右，但其對(duì)電池片的保護(hù)卻直接決定了光伏組件的戶外發(fā)電能力，簡(jiǎn)言之，可靠性是組件企業(yè)選擇背板的決定性因素。正因如此，組件企業(yè)在導(dǎo)入背板供應(yīng)商時(shí)，往往需要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的認(rèn)證過(guò)程。

顯然，作為背板企業(yè)的“老兵”，福斯特深諳行業(yè)痛點(diǎn)。為了更好的驗(yàn)證雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）的可靠性，福斯特選取了青海和甘肅兩地強(qiáng)紫外、多風(fēng)沙及氣候溫差大的典型高原地區(qū)光伏發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)地驗(yàn)證。項(xiàng)目情況如下：

項(xiàng)目一：位于青海共和縣恰卜恰鎮(zhèn)某光伏電站，總規(guī)模30MWp，所有組件采用多晶60PCS版型，于2013年并網(wǎng)發(fā)電，該項(xiàng)目組件全部采用福斯特的雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）。

項(xiàng)目地點(diǎn)：青海共和縣、海拔3100米、沙化土地

并網(wǎng)時(shí)間：2013年12月

氣候特點(diǎn)：高原強(qiáng)紫外、高風(fēng)沙、年輻照量約2000kWh/m2

圖2 青海共和30MWp某光伏電站

項(xiàng)目二：位于青海共和縣塔拉灘的某100MWp組件實(shí)證基地，該基地建成于2016年，是國(guó)內(nèi)最大的，對(duì)組件中各類材料、系統(tǒng)、安裝等多維度實(shí)證對(duì)比的試驗(yàn)基地，其中在組件材料對(duì)比區(qū)，有176件組件（單晶60PCS版型）采用了福斯特的雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）。

項(xiàng)目地點(diǎn)：青海共和縣、海拔3100米、沙化土地

并網(wǎng)時(shí)間：2016年10月

氣候特點(diǎn)：高原強(qiáng)紫外、高風(fēng)沙、年輻照量約2000kWh/m2

圖3 青海共和某組件實(shí)證基地

項(xiàng)目三：位于甘肅省永昌縣曹西堡河清灘的某200MWp光伏電站，是甘肅省內(nèi)規(guī)模最大的電站之一，項(xiàng)目一期100MWp規(guī)模，于2013年2月電站并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目組件（多晶60PCS版型）全部采用福斯特的雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）。

項(xiàng)目地點(diǎn)：甘肅永昌縣、海拔1700米、戈壁地形

并網(wǎng)時(shí)間：2013年2月

氣候特點(diǎn)：高紫外、高風(fēng)沙、年輻照量約1800kWh/m2

圖4 甘肅永昌200MWp某光伏電站

十年戶外應(yīng)用權(quán)威數(shù)據(jù)：發(fā)電穩(wěn)定

不僅如此，為了充分驗(yàn)證雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）在實(shí)際戶外使用過(guò)程中性能的表現(xiàn)情況，福斯特從青海共和一座于2013年并網(wǎng)的光伏電站中選取了若干組件，針對(duì)CPC背板樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)分析，重點(diǎn)對(duì)空氣面的涂層厚度、附著力、顏色、光澤度及背板的機(jī)械性能、水汽透過(guò)率等主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試。

圖5 電站項(xiàng)目地組件取樣登記

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：

• 通過(guò)對(duì)服役組件上取樣的背板進(jìn)行的材料厚度的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，各層材料厚度基本無(wú)變化，外層涂層經(jīng)過(guò)近十年的戶外使用，并沒(méi)有出現(xiàn)減?。▓D6）。

• 通過(guò)背板的顏色、光澤度等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，可以看到的是，在高原強(qiáng)紫外的環(huán)境中，背板涂層也并未出現(xiàn)黃變(圖7中b值)，背板整體的顏色基本與初始樣品一致；光澤保持率作為涂層的一項(xiàng)重要指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)涂層表層是否有粉化侵蝕等，在本次的樣品測(cè)試中，BEC-301背板外涂層的保光率仍達(dá)95%，說(shuō)明背板在該氣候條件下，表層并未受到明顯的風(fēng)沙侵蝕，表面狀態(tài)仍然完好如初。

• 針對(duì)背板的機(jī)械性能、電氣性能、阻隔性能等進(jìn)行了全方位的對(duì)比分析：高原戶外環(huán)境與強(qiáng)紫外老化的環(huán)境較類似，從圖8 我們可以看出戶外老化的背板性能比實(shí)驗(yàn)室UV老化180kWh的各項(xiàng)性能指標(biāo)均要好。（備注：以高原年輻照量2000kWh/m2，UV占比4%，10%的地面反射率，9年戶外的UV老化輻照量為180kWh）

圖6 CPC背板的各層厚度（左圖為留樣；右圖為電站背板取樣）

圖7 CPC背板空氣面Lab值變化（分6個(gè)測(cè)試區(qū)域）

圖8 實(shí)證CPC背板與實(shí)驗(yàn)室老化樣品性能對(duì)比

圖9 CPC背板初始樣與戶外樣對(duì)比

綜合上述分析測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在青海、甘肅兩地的強(qiáng)紫外、多風(fēng)沙、氣候溫差大的高原地區(qū)條件下，經(jīng)歷了接近十年的戶外應(yīng)用后，福斯特雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）各方面的性能保持非常優(yōu)秀（圖9），主要體現(xiàn)在以下五點(diǎn)：

1、空氣面涂層的外觀顏色值基本不變，黃度指數(shù)增長(zhǎng)很小，光澤度保持率高，能耐住強(qiáng)紫外的破壞；

2、空氣面涂層厚度基本無(wú)減薄現(xiàn)象，能滿足此類地區(qū)風(fēng)沙的侵蝕；

3、空氣面涂層附著力保持100%，不存在涂層脫落、開(kāi)裂、粉化等現(xiàn)象；

4、CPC背板整體水汽透過(guò)率能保持在低于2g/m2.d；

5、CPC背板的機(jī)械性能保持90%以上：拉伸強(qiáng)度大于100Mpa，延伸率大于80%。

圖10 使用時(shí)間超過(guò)10年的光伏組件、背板為福斯特雙涂背板

除了上述的數(shù)據(jù)分析之外，福斯特還走訪了數(shù)座大型地面光伏電站，檢查了大量使用福斯特雙涂型含氟結(jié)構(gòu)的背板（CPC）的光伏組件，均未發(fā)現(xiàn)有肉眼可見(jiàn)的鼓包、粉化、開(kāi)裂、脫落、黃變等不良現(xiàn)象，組件的發(fā)電功率表現(xiàn)穩(wěn)定。同時(shí)，在考察過(guò)程中，在同個(gè)發(fā)電項(xiàng)目的組件試驗(yàn)材料對(duì)比區(qū)中也觀察到了一些非氟背板整體開(kāi)裂的現(xiàn)象，這些數(shù)據(jù)也證明了材料在戶外實(shí)地的失效基本與實(shí)驗(yàn)室加速老化產(chǎn)生的失效較為吻合。

圖11 非氟背板沿焊帶開(kāi)裂的現(xiàn)象

福斯特認(rèn)為，經(jīng)過(guò)對(duì)青海及甘肅地區(qū)的地面光伏電站的實(shí)際考察，可以證明雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）在此類強(qiáng)紫外、多風(fēng)沙、氣候溫差大的地域環(huán)境下，完全可以為組件提供可靠的保護(hù)。后續(xù)福斯特還將繼續(xù)考察更多項(xiàng)目，跟蹤在不同地域氣候條件下雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板在電站項(xiàng)目上的應(yīng)用情況。

福斯特從2008年開(kāi)始致力于涂覆型背板的研發(fā)，十年磨一劍，在涂層配方的改性技術(shù)與精密涂覆加工技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何提高氟涂層致密成膜，耐候性，絕緣性，及與PET等材料的高粘結(jié)力等技術(shù)難題方面掌握核心技術(shù)，產(chǎn)品十多年來(lái)的應(yīng)用表現(xiàn)積累了良好的市場(chǎng)口碑。截至目前，福斯特光伏背板累計(jì)出貨45GW，其中雙涂型含氟結(jié)構(gòu)背板（CPC）占比超過(guò)50%。

目前該公司擁有年產(chǎn)能約8000萬(wàn)平米（約13GW）的光伏背板規(guī)模，新建1.1億平米（約18GW）的光伏背板項(xiàng)目正在抓緊建設(shè)中，預(yù)計(jì)2022年上半年開(kāi)始陸續(xù)釋放新產(chǎn)能，全部達(dá)產(chǎn)時(shí)可供貨量超過(guò)30GW組件的需求。據(jù)介紹，福斯特可為客戶提供各種類型的常規(guī)背板以及大尺寸、高反黑、透明等全系列背板，始終致力于提供優(yōu)秀品質(zhì)的背板產(chǎn)品，為客戶的組件保駕護(hù)航！